KR102613097B1 - 분리기 및 분리기를 구비한 분쇄기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분리기 하우징(20), 분리기 하우징(20) 내부에 배치되며 회전축(X)를 갖는 분리기 휠(30), 및 분리기 하우징(20) 내에 배치되는 안내 날개 어셈블리(50)를 갖는 분리기(10)로서, 환형 공간(26)이 회전축(X)에 수직인 반경 방향(R)으로 안내 날개 어셈블리(50)와 분리기 하우징(20) 사이에 제공되며 분리 영역(32)이 안내 날개 어셈블리(50)와 분리기 휠(30) 사이에 제공되며, 안내 날개 어셈블리(50)는 다수의 수직 안내 날개들(54)을 포함하는 분리기에 관한 것이다. 분리 성능을 증대시키기 위하여, 적어도 하나의 편향 요소(53)는 적어도 2개의 인접한 수직 안내 날개들(54) 사이에 배치되며 적어도 하나의 하향으로 향하는 만곡부 및/또는 굴곡부를 갖는다.

Description

분리기 및 분리기를 구비한 분쇄기

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따르는 분리기(separator) 및, 이러한 분리기를 구비한 분쇄기(밀)(mill)에 관한 것이다.

분리(separation)는 일반적으로 질량 밀도 또는 입자 크기와 같은 어떤 기준에 따르는 고체들의 구분(분류)(sorting)을 의미한다. 윈노윙(winnowing)은 기체 흐름, 소위 분리 공기가 이러한 분류를 달성하기 위해 사용되는 분리 공정들의 그룹이다. 작동 원리는 미세 또는 작은 입자들이 가스 흐름에 의해 큰 또는 조대 입자들보다 더 강하게 영향을 받으며 함께 이동된다는 사실에 기초한다.

윈드 분리기(wind separator)(풍력 선별기)는 예를 들면 분쇄기의 석탄 가루 및 다른 곡식 가루를 분류(classifying)하기 위해 사용된다. 여기서 목표는 추가 분쇄를 필요로 하는 입자들로부터의 분쇄 공정 후 충분히 작게 분쇄된 입자들을 분리하는 것이다. 이들 2개의 입자 그룹들은 또한 미세분(fines) 및 테일링(tailings)으로 불리운다. 기본적으로, 분리기는 또한 다른 근원의 고체들의 소팅(sorting) 또는 분류(classifying)를 위해 사용될 수 있다.

다양한 종류의 윈드 분리기들이 있다. 주요 구별 기준은 분리되는 고체 물질, 또는 공급원료, 및 분리 공기가 분리기 내로 도입되는 방식이다. 따라서, 고체들 및 분리 공기는 서로 분리되어 도입되거나 또는 공동으로 도입될 수 있다.

고체들과 분리 공기가 공동으로 도입되는 윈드 분리기가 US 2010/0236458 A1에 공지된다. 개시된 윈드 분리기는 석탄 가루의 분류(sorting)를 위해 사용된다. 석탄 가루와 분리 공기의 혼합물은 하부로부터 분리기 하우징으로 들어온다. 기체-고체 혼합물(gas-solids mixture)의 입구 체적 흐름은 전적으로 외부로부터 안내 날개 어셈블리(guide vane assembly)의 내부로 흐른다. 안내 날개 어셈블리는 다수의 편향 요소들(deflecting elements)을 가지며, 그 사이에 혼합물이 흐른다. 편향 요소들은 수평선에 대해 50 내지 70˚만큼 경사지며 고정된다. 안내 날개 어셈블리의 내부에는 분리기 휠이 배치된다. 분리기 휠은 회전 구동되며 대체로 수직으로 진행하는 다수의 핀들(fins)을 갖는다. 미세 입자들은 흐름에 의해 분리기 휠의 회전에도 불구하고 분리기 휠의 핀들 사이에 도착할 수 있으며 그 후에 상단부에서 흡인된다. 다른 한편으로, 조대 입자들(coarse particles)은 이런 식으로 핀들에 부딪치며 되튀며 그리고 최종적으로 중력에 의해 강하한다.
수평선에 대해 경사진 편향 요소들을 갖는 또 다른 분리기는 논문 "State of the art of separator technology - separators for bulk goods" by S. Bernotat, appearing in ZKG International 43 (1990) February, No. 2, Wiesbaden, DE에서 공지된 LJKS 타입의 루버형 분리기(louver separator)이다.

다른 윈드 분리기들에서는 안내 날개 어셈블리의 안내 날개들이 WO 2014/124899 A1에서와 같이 수직으로 배치된다. 여기서 제안된 안내 날개들은 직선형 또는 곡선형일 수 있다. 유사한 윈드 분리기들이 또한 공보들 EP 1 239 966 B1, EP 2 659 988 A1, DE 44 23 815 C2 및 EP 1 153 661 A1에 공지된다. EP 2 659 988 A1의 경우에는, 핀들이 조절 가능하다.

EP 1 153 661 A1에는 수직 및 수평 핀들 모두가 사용되며, 이것은 대체로 더욱 균일한 흐름을 발생시켜야 한다. 또한 흐름 경로의 수평 분할은 흐름이 그 전체 높이를 따라 분리기 휠로 향하는 효과를 가져야 하며, 이것은 분리 효율을 향상시키는 것을 도와야 한다.
통합된 분리기를 갖는 밀(분쇄기)은 US 2012/0138718 A1에서 공지된다.

그러나, US 2010/0236458 A1의 편향 요소들 및 EP 1 153 661 A1의 핀들은 흐름에 대해 일종의 장애물을 나타낸다. 특히 US 2010/0236458 A1에는 공급원료와 분리기 공기의 혼합물이 편향 요소들에 대해 거의 수직으로 흐른다. 이러한 방식으로, 혼합물의 역류(backflow) 또는 스월링(swirling)(소용돌이)가 안내 날개 어셈블리 내로 흐르기 전에 발생할 수 있다.

따라서 종래기술에 공지된 해법들은 안내 날개 어셈블리와 분리기 휠 사이의 분리 영역 내로 공급원료와 분리기 공기의 혼합물의 제어된 진입을 가능하게 하기에는 적합하지 못하다. 공정의 분리 효율은 제어되지 않은 진입으로 더 나빠질 것이다.

본 발명이 해결하고자 제안하는 과제는 공급원료와 분리 공기가 함께 도입되는 분리기들의 분류 효율을 개선하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항에 따르는 분리기에 의해 해결된다. 상기 과제는 또한 청구항 제20항에 따르는 분쇄기에 의해 해결된다.

유리한 수정예들은 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명에 따르는 분리기는 분리기 하우징을 갖는다. 분리기 하우징에는 회전축 X 및 안내 날개 어셈블리를 갖는 분리기 휠이 배치된다. 환형 공간이 회전축 X에 수직한 반경 방향 R으로 안내 날개 어셈블리와 분리기 하우징 사이에 제공되며 분리 영역이 안내 날개 어셈블리와 분리기 휠 사이에 제공된다.

회전축 X는 바람직하게는 수직 방향으로 연장된다.

본 발명은 적어도 하나의 편향 요소가 적어도 2개의 인접한 수직 안내 날개들 사이에 배치되며 적어도 하나의 하향으로 향하는 만곡부 및/또는 굴곡부(curved and/or bent portion)를 갖는 것을 특징으로 한다. 하향으로 향하는 만곡부 및/또는 굴곡부로 인해, 분리기의 분리 영역으로의 기체-고체 혼합물의 제어된 이송이 가능하다. 굴곡부(bent portion)는 편향 요소의 각진 곧은 부분을 의미한다.

바람직하게는, 적어도 하나의 편향 요소는 모든 2개의 이웃하는 수직 안내 날개들 사이에 배치된다.

이들 편향 부재들의 이점은 기체-고체 혼합물의 흐름에 안내 날개 어셈블리 내부에서 수평의 및/또는 수직의 하향으로 향하는 운동 성분을 추가적으로 줄 수 있다는 점이다. 이것은, 분리 영역 내부에서, 분리기 휠로의 흐름의 더 양호한 도입을 가져오며, 이것은 결과적으로 분리기의 분리 효율을 높인다.

분리기에 다수의 편향 요소들이 제공되는 경우, 편향 요소들은 동일하거나 또는 다를 수 있다. 바람직하게는, 분리기 내부의 모든 편향 요소들은 동일하며, 따라서 제조 비용을 낮출 수 있다. 그러나, 분리기 내부의 다른 위치들에서 다른 효과들을 발생시키기 위하여, 분리기에서 상이한 구성의 편향 요소들을 사용하는 것이 유리할 수 있다.

하나의 편향 요소에 대해 이하에서 기술되는 특징들은 본 발명에 따르는 분리기의 바로 그 실시형태의 다른 편향 요소들에서 그리고 바람직하게는 이러한 실시형태의 모든 편향 요소들에서 또한 사용될 수 있다.

이러한 종류의 분리기들은 일반적으로 수직으로 배치된다. 따라서, 이하에서는, 중력의 방향에 평행한 방향들은 "수직의(vertical)"로 지칭될 것이다.

따라서, 중력의 방향에 대해 수직인 방향들은 "수평의(horizontal)"로 지칭될 것이다.

유리하게는, 편향 요소들 중 적어도 하나는 2개의 이웃하는 안내 날개들 사이의 전체 폭에 걸쳐 연장된다. 이러한 방식으로, 분리 영역으로의 제어되지 않은 흐름이 발생할 수도 있는 안내 날개 어셈블리 내부의 영역들이 회피된다.

유리한 수정예들에서 편향 요소들 중 적어도 하나가 안내 날개 어셈블리로부터 분리 영역으로 및/또는 환형 공간으로 연장되는 것이 제공된다. 특히, 환형 공간으로의 연장이 유리한데, 왜냐하면 이 경우 기체-고체 혼합물이 환형 공간 내의 편향 요소들에 부딪치며 편향되기 때문이다. 이것은 분리 영역으로의 기체-고체 혼합물의 매우 제어된 유입을 가져온다.

균일한 편향을 가능하게 하기 위하여, 편향 요소들 중 하나는 적어도 안내 날개 어셈블리의 반경 방향 R으로 하나의 부분 섹션에서 가변(variable) 곡률 반경을 갖는다. 바람직하게는, 편향 요소들 중 적어도 하나는 반경 방향 R으로 전체 길이에 걸쳐 가변 곡률 반경을 갖는다.

유리하게는, 편향 요소들 중 적어도 하나는 제1 단부 섹션을 갖는 반경방향 내측 단부 및/또는 제2 단부 섹션을 갖는 반경방향 외측 단부를 갖는다. 용어 반경방향 내측과 반경방향 외측은 여기서는 안내 날개 어셈블리에 관련된 것이다. 안내 날개 어셈블리는 바람직하게는 원통형 기본 형상을 갖는다. 단부 섹션들은 상이한 방식으로 구성될 수 있으며, 이것은 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다.

하나의 단부 섹션은 바람직하게는 편향 요소의 전체 길이의 40% 미만, 특히 20% 미만을 포함한다.

분리기의 유리한 수정예들에서, 단부 섹션들의 적어도 하나는 직선형이다. 곡률을 갖지 않는 경우 섹션은 직선형이다. 이러한 구성은 특히 반경 방향 내측 단부의 제1 단부 섹션에 대해 유리하다. 반경 방향 내측 단부에서, 기체-고체 혼합물은 분리기 휠의 방향으로 가능한 균일하게 흘러야 한다. 제1 단부 섹션의 직선형 구성은 균일 흐름을 촉진한다.

직선형 단부 섹션들은 바람직하게는 굽혀지며, 즉 각지며, 따라서 굴곡부들(bends)을 형성한다.

바람직하게는, 단부 섹션들의 적어도 하나는 수평으로 배치된다. 특히 바람직하게는, 이것은 반경 방향 내측 단부의 제1 단부 섹션이다. 이것은 또한 분리기 휠의 방향으로 균일한 흐름을 발생시키는 기능을 한다.

유리한 수정예들에서 제2 단부 섹션들의 적어도 하나 또는 그 접선 방향 연장부는 수평선 H에 대해 각도 α로 진행하며, 여기서 α≥20°이다. 제2 단부 섹션들은 편향 요소들의 외측 단부에 매번 배치된다. 기체-고체 혼합물은 의도된 대로 사용되는 경우 아래로부터 편향 요소들에 도착한다. 따라서, 제2 단부 섹션들이 20°이상의 각도 α로 하향으로 지향되는 경우 특히 유리하다. 특히 바람직하게는, 또한, α≤60°.

접선 방향 연장부는 섹션의 단부점에서 곡률에 접선 방향인 호-형상 섹션의 직선형 연장부를 의미한다. 호-형상 섹션은 바람직하게는 접선 방향 연장부의 결정을 위해 횡단면으로 도시된다.

기체-고체 혼합물의 편향의 정도는 분리 효율에 영향을 미친다. 편향이 너무 큰 경우, 스월링 또는 역류가 형성될 수 있다. 너무 작은 편향은 영향을 미치지 않을 것이다.

따라서 본 발명의 유리한 수정예들에서 편향 요소들의 적어도 하나의 제1 단부 섹션 또는 그 접선 방향 연장부 및 동일한 편향 요소의 제2 단부 섹션 또는 그 접선 방향 연장부는 각도 β로 함께 진행하며, 여기서 β≥90°인 것이 제공된다. 특히 β≥120°. 특히 바람직하게는, 또한, β≤160°.

어느 고체가 분류되는지와 기체-고체 혼합물 내에 입자 분포가 어떤지에 따라, 제1 단부 섹션을 수평선 H에 대해 0°이상의 각도로 배치하는 것이 유리할 수 있다. 유리한 수정예들에서, 제1 단부 섹션들 중 적어도 하나 또는 그 접선 방향 연장부가 수평선 H에 대해 각도 γ로 진행하며, 여기서 γ≥10°인 것이 제공된다. 증가된 조대 물질이 미세 물질 내에 도달하는 것을 방지하기 위하여, 기체-고체 혼합물은 편향 요소에 의해 이러한 방식으로 하향으로 편향될 수 있으며 따라서 조대 물질이 궁극적으로 도달하게 될 방향으로 편향될 수 있다. 그러나, 각도 γ는 너무 크게 선택되어서는 안 된다. 바람직하게는, γ≤45°, 특히 γ≤30°.

각도들 α, β 및 γ와 관련하여 다음이 특히 바람직하다: α+β+γ=180°.

바람직하게는, 각도들은 동일한 수평선 H 아래에 배치된다.

이미 모든 2개의 이웃하는 수직 안내 날개들 사이의 1개의 편향 요소로 흐름 관계들에서 양호한 결과들을 달성하는 것이 가능하다는 것이 발견되었다.

분리기의 유리한 수정예들에서 모든 2개의 이웃하는 수직 안내 날개들 사이에 적어도 3개 내지 5개의 편향 요소들이 배치되는 것이 제공된다. 이러한 방식으로, 2개의 이웃하는 수직 안내 날개들 사이에서 흐르는 기체-고체 혼합물은 부분 흐름들로 나누어지며, 따라서 스월링이 회피되며 흐름들은 균일하게 된다.

바람직하게는, 분리 영역으로의 연장하는 적어도 하나의 수직 플랩 요소(flap element)는 안내 날개 어셈블리의 내주연에 배치된다. 수직 플랩 요소 또는 요소들은 이들이 안내 날개 어셈블리로부터 분리 영역 내로 들어오는 기체-고체 혼합물의 흐름을 훨씬 더 타겟화된 방식으로 조절할 수 있다는 이점을 갖는다. 플랩 요소들의 이점은 흐름에 특히 분리기 휠의 회전 방향으로 추가적으로 스월(swirl)을 줄 수 있다는 것이다.

바람직하게는, 플랩 요소는 수직축을 중심으로 선회할 수 있다.

바람직하게는, 플랩 요소는 수직 안내 날개의 내측 단부면에 배치된다.

바람직하게는, 플랩 요소의 길이는 수직 안내 날개의 길이와 같다. 하나의 특별한 실시형태에서는 플랩 요소는 구성이 직사각형이다.

바람직하게는, 플랩 요소는 적어도 하나의 수평 슬롯을 갖는다. 이러한 구성은 편향 요소들이 또한 분리 영역으로 연장되는 경우 사용된다. 수평 슬롯들의 수는 바람직하게는 편향 요소들의 수에 의존한다. 슬롯들의 폭은 구성, 즉, 편향 요소들의 제1 단부 섹션들의 곡률 및/또는 굽힘(휨)에 적응된다.

바람직하게는, 적어도 하나의 플랩 요소는 곡률 및/또는 굽힘을 갖는다.

플랩 요소의 곡률 또는 굽힘은 바람직하게는 안내 날개 어셈블리의 내주의 방향으로 향한다.

곡률 및 굽힘의 특징들 및 편향 요소들에 관한 실시형태들에서의 이들 특징들에 관한 언급은 플랩 요소들에 대해서도 적용된다. 플랩 요소들의 이들 실시형태들은 안내 날개 어셈블리를 통한 흐름이 훨씬 더 타겟화된 방식으로 조절될 수 있다는 이점을 갖는다.

유리하게는, 환형 공간은 상단부를 향해 테이퍼진다. 안내 날개 어셈블리를 통한 기체-고체 혼합물의 흐름으로 인해, 체적 흐름이 점차적으로 감소하며, 따라서 이것은 환형 공간의 체적이 상단부를 향해 꾸준히(계속적으로) 감소하는 것이 유리하다. 이것은 테이퍼링(tapering) 때문에 달성된다.

유리한 수정예들에서, 안내 날개 어셈블리는 적어도 하나의 스월 브레이커(swirl breaker)를 갖는다. 스월 브레이커는 안내 날개 어셈블리의 원주 방향으로의 흐름을 방지하며 이러한 방식으로 기체-고체 혼합물의 흐름을 균일하게 한다.

상기 과제는 또한 본 발명에 따르는 분리기와 결합된 밀(mill)(분쇄기)에 의해 해결된다. 밀은 바람직하게는 진자 밀(pendulum mill) 또는 롤러 밀(roller mill)이다. 바람직하게는, 분리기는 밀, 바람직하게는 진자 밀 또는 롤러 밀에 통합된다.

본 발명은 공급원료와 분리 공기가 함께 도입되는 분리기들의 분류 효율을 개선하는 효과가 있다.

본 발명은 실시예로서 도면들의 도움으로 도시되며 설명될 것이다.
도 1은 분리기의 개략적인 측면도를 단면도로 도시하며;
도 2는 도 1에 대한 통합된 분리기를 갖는 밀(분쇄기)를 단면도로 도시하며;
도 3은 도 1의 분리기의 상부 섹션의 개략적인 측면도를 부분적으로 단면도로 도시하며;
도 4는 안내 날개 어셈블리를 사시도로 도시하며;
도 5는 도 4의 안내 날개 어셈블리를 평면도로 도시하며;
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 안내 날개 어셈블리의 확대 절개도를 도시하며;
도 7은 또 다른 실시형태에 따르는 안내 날개 어셈블리를 사시도로 도시하며;
도 8은 도 7의 안내 날개 어셈블리를 평면도로 도시하며;
도 9는 또 다른 실시형태에 따르는 안내 날개 어셈블리를 사시도로 도시하며;
도 10은 도 9의 안내 날개 어셈블리를 평면도로 도시하며;
도 11은 또 다른 실시형태에 따르는 안내 날개 어셈블리를 사시도로 도시하며;
도 12는 도 11의 안내 날개 어셈블리를 평면도로 도시하며;
도 13은 또 다른 실시형태에 따르는 안내 날개 어셈블리를 사시도로 도시하며;
도 14는 도 13의 안내 날개 어셈블리를 평면도로 도시하며;
도 15는 도 13 및 도 14에 도시된 안내 날개 어셈블리의 확대 절개도를 도시하며;
도 16 내지 도 22는 편향 요소들의 다양한 실시형태들을 측면도로 도시하며;
도 23은 입자 크기에 대해 플로팅된 체적 흐름 부분의 다이어그램을 도시한다.

도 1은 분리기(separator)(10)를 개략도로 도시한다. 분리기(10)는 분리기 하우징(20)을 포함하며 하부 영역에는 기체-고체 혼합물(100)의 체적 흐름 Q를 위한 입구(21)가 제공된다.

분리기 하우징(20)에는 분리기 휠(30)과 안내 날개 어셈블리(50)가 배치된다. 분리기 휠(30)과 안내 날개 어셈블리(50)는 공통의 주축을 가지며, 이것은 분리기 휠(30)을 위한 회전축 X이다. 회전축 X는 중력 F의 방향으로 연장된다. 회전축 X에 대해 수직으로 반경 방향 R이 연장된다. 안내 날개 어셈블리(50)와 분리기 하우징(20) 사이에는, 반경 방향 R으로 환형 공간(26)이 제공된다. 분리기 휠(30)과 안내 날개 어셈블리(50) 사이의 공간은 분리 영역(32)을 형성한다. 안내 날개 어셈블리(50)에는 하향으로 향하는 곡률을 갖는 편향 요소들(53)이 산재해 있다. 편향 요소들(53)은 특히 도 12 내지 도 18과 관련하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

분리기 휠(30)은 구동 장치(40)에 의해 회전 구동되며, 따라서 분리기 휠(30)은 회전축 X을 중심으로 회전한다.

분리기 휠(30) 위에는 제1 출구(22)가 배치된다. 제1 출구(22)는 음압을 형성하는 흡인 메커니즘(미도시)에 연결된다. 제1 입자 유형(101), 미세 물질은, 장치가 의도된 대로 사용되는 경우, 제1 출구(22)를 통해 흡인된다.

분리기 휠(30) 아래에는 깔때기(25)가 배치되며, 이것은 제2 출구(23)로 이어진다. 제2 입자 유형(102), 조대 물질은, 장치가 의도된 대로 사용되는 경우, 제2 출구(23)를 통해 제거된다. 분리기 휠(30)은 큰 입자들(102)을 거절한다. 이들 큰 입자들은 깔때기(25)에 들어가며 그로부터 제2 출구(23)로 간다.

분리기 하우징(20)은 상단부에서 하우징 커버(24)에 의해 폐쇄된다.

도 2는 진자 밀로서 설계된 밀(분쇄기)(110)을 도시한다. 상단부가 밀 커버(114)에 의해 밀폐되며 하단부가 밀 바닥부(116)에 의해 밀폐되는 하우징(112) 내부에는, 수개의 밀링 진자들(milling pendulums)(120)을 포함하는 밀링 메커니즘(milling mechanism)(118)이 배치된다. 밀링 메커니즘(118)을 통해, 분리기(10)가 밀 하우징으로 통합된다. 밀 하우징(112)과 안내 날개 어셈블리(50) 사이에는 환형 공간(26)이 배치된다.

도 3은 분리기(10)의 상단 부분을 도시한다. 분리기 휠(30)이 안내 날개 어셈블리(50) 내부에 배치된다. 분리기 휠(30)과 안내 날개 어셈블리(50) 사이에는 분리 영역(32)이 배치된다. 원통형 분리기 하우징(20)은 또한 디자인이 원추형일 수도 있다. 이러한 원추형 분리기 하우징(20')(점선으로 도시된)의 경우, 상향으로 테이퍼진 환형 공간(26)이 형성된다.

제1 출구(22)는 분리기 휠(30)의 내부 공간과 연통된다.

안내 날개 어셈블리(50)는 다수의 수직 안내 날개들(54)을 갖는다. 이웃하는 수직 안내 날개들(54) 사이에는 5개의 편향 요소들(53)이 배치되며, 이들 각각은 하향으로 향하는 곡률을 갖는다.

기체-고체 혼합물(100)의 체적 흐름 Q은 바닥부로부터 환형 공간(26)으로 그리고 거기에서 안내 날개 어셈블리(50)를 통해 분리 영역(32)으로 흐른다. 미세 입자들(101)은 분리기 휠(30)의 내부에 도착하며 제1 출구(22)를 통해 흡인된다. 조대 입자들(102)은 분리 영역(32)에서 떨어진다. 편향 요소들(53)은 도시된 화살표들에 의해 나타낸 바와 같이, 분리기 휠로 향하는 흐름 성분들을 안내 날개 어셈블리(50)를 통해 흐르는 기체-고체 혼합물에 준다.

도 4는 도 3의 안내 날개 어셈블리(50)를 사시도로 도시한다. 도 5는 도 4에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 평면도를 도시한다.

안내 날개 어셈블리(50)는 다수의 수직 안내 날개들(54)을 가지며, 5개의 평향 요소들(53)이 모든 2개의 이웃하는 안내 날개들(54) 사이에 배치된다. 각각의 편향 요소(53)는 2개의 수직 안내 날개들(54) 사이의 전체 폭을 가로질러 연장된다. 편향 요소들(53)은 수직 방향으로 등거리로 배치된다.

그 외주 표면에서 안내 날개 어셈블리(50)는 다수의 스월 브레이커들(swirl breakers)(52)을 갖는다. 스월 브레이커들(52)은 환형 공간(26)으로 돌출하며(도 1 참조) 원주 방향으로의 흐름을 대항(저항)한다. 스월 브레이커들(52)은 직사각형 기본 형상을 가지며 판금으로 제조된다. 스월 브레이커들(52)은 안내 날개 어셈블리(50)로부터 반경 방향 R으로 떨어져 있으며 안내 날개 어셈블리의 전체 높이를 가로질러 연장된다.

도 6은 도 4에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 확대된 절개도를 도시한다.

편향 요소들(53)은 하향으로 향하는 곡률을 갖는다. 각각의 편향 요소(53)는 반경 방향 내측 단부(55) 및 반경 방향 외측 단부(56)를 갖는다. 반경 방향 내측 단부들(55)은 도시된 실시형태에서는 분리 영역(32)으로 돌출하지 않는다.

제1 단부 섹션(57)은 각 편향 요소(53)의 반경 방향 내측 단부(55)에 배치되며 제2 단부 섹션(58)은 각 편향 요소(53)의 반경 방향 외측 단부(56)에 배치된다. 2개의 단부 섹션들(57, 58)은 만곡된다.

도 7은 안내 날개 어셈블리(50)의 또 다른 실시형태를 사시도로 도시한다. 도 8은 도 7에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 평면도를 도시한다.

플랩 요소(60)는 안내 날개 어셈블리(50)의 내부에 추가적으로 배치되며 이것은 수직축(62)을 중심으로 선회할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 이들 플랩 요소들(60)은 모든 수직 안내 날개들의 내측 단부면(59)(도 6 참조)에 배치되며, 회전 방향 D으로 선회되며 반경 방향 R과 각도 δ를 형성한다.

여기에 도시된 실시형태에서 각도 δ는 30˚이다. 바람직하게는, 각도 δ는 0˚ 내지 60˚의 범위에 놓이다.

도 9는 안내 날개 어셈블리(50)의 또 다른 실시형태를 사시도로 도시한다. 도 10은 도 9에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 평면도를 도시한다.

플랩 요소들(60)은 안내 날개 어셈블리(50)의 내주의 방향으로 곡률을 갖는다. 도 10에는, 분리기 휠(미도시)의 회전 방향 D이 도시된다. 플랩 요소들의 자유 단부들은 회전 방향 D으로 향한다.

도 11은 안내 날개 어셈블리(50)의 또 다른 실시형태를 사시도로 도시한다. 도 12는 도 11에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 평면도를 도시한다.

플랩 요소들(60)은 안내 날개 어셈블리(50)의 내주의 방향으로 곡률을 갖는다. 도 12에는, 분리기 휠(미도시)의 회전 방향 D이 도시된다. 플랩 요소들의 자유 단부들은 마찬가지로 회전 방향 D으로 향하며, 반면에, 분리기 휠은 도 9 및 도 10과는 반대로 반시계 방향으로 회전한다.

도 13은 안내 날개 어셈블리(50)의 또 다른 실시형태를 사시도로 도시한다. 도 14는 도 13에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 평면도를 도시한다.

본 실시형태에서, 편향 요소들(53)은 그들의 반경 방향 내측 단부(55)에 의해 분리 영역(32)(도 3 참조)으로 돌출한다. 플랩 요소들(60)의 선회를 가능하게 하기 위하여, 이들에는 수평 슬롯들(64)이 제공된다. 모든 2개의 수직 안내 날개들(54) 사이에 5개의 편향 요소들(53)이 배치되기 때문에, 각 플랩 요소(60)는 4개의 슬롯들(64)을 갖는다.

도 15는 도 13 및 도 14에 도시된 안내 날개 어셈블리(50)의 확대 절개도를 도시한다.

도 16 내지 도 22는 편향 요소(53)의 상이한 실시형태들을 도시한다. 편향 요소들(53)은 각각 반경 방향 내측 단부(55) 및 반경 방향 외측 단부(56)를 갖는다. 반경 방향 내측 단부(55)는 제1 단부 섹션(57)을 가지며 반경 방향 외측 단부(56)는 제2 단부 섹션(58)을 갖는다. 편향 요소들(53)은 하향으로 향하는 곡률(도 16 내지 도 20 참조) 또는 하향으로 향하는 굴곡부(도 21 및 도 22 참조)를 갖는다.

편향 요소들(53)은 분리기 휠(여기서는 미도시)의 회전축 X에 대해 배치되며, 편향 요소(53)와 회전축 X 사이의 간격이 여기서는 도시를 이유로 더 작게 나타낸다.

도 16 내지 도 22에 도시된 실시형태들은 특히 단부 섹션들(57, 58)의 구성에 있어서 다르다. 단부 섹션들(57, 58)은 둘 다 만곡될 수 있으며(도 16 내지 도 18 참조) 또는 둘 다 곧을 수 있으며(도 20 내지 도 22 참조), 또한 곧은 및/또는 만곡된 단부 섹션들이 만곡된 중간 섹션을 가로질러 함께 결합될 수 있다. 도 21 및 도 22는 굴곡부들을 갖는 편향 요소들(53)을 도시한다.

각 편향 요소(53)의 제1 단부 섹션(57) 또는 그 접선 방향 연장부는 수평선 H에 대해 각도 γ로 배치된다 (도 19 참조). 각도 γ는 도시된 실시형태들에서 0°(도 16 참조)와 약 28°(예를 들면, 도 20 참조) 사이이다. 반경 방향 R에 대응하는 수평선 H는 회전축 X와 직각을 이룬다.

각 편향 요소(53)의 제2 단부 섹션(58) 또는 그 접선 방향 연장부는(예를 들면 도 16, 17, 19, 20 참조) 수평선 H에 대해 각도 α로 배치된다. 각도 α는 도시된 실시형태들에서 약 35°(예를 들면, 도 17 참조)와 약 65°(도 16 참조) 사이이다.

편향 요소(53)의 제1 단부 섹션(57)과 제2 단부 섹션(58) 또는 그 접선 방향 연장부들은 각도 β를 이룬다. 각도 β는 도시된 실시형태들에서 약 108°(도 20 참조)와 약 153°(도 18 참조) 사이이다.

도시된 실시형태들에서 각도들 α,β 및 γ은 합계가 180°이다. 도 18의 각도 γ를 제외하고는, 모든 각도들 α,β 및 γ은 하향으로 향한다.

도 23은 2개의 분리들 S1 및 S2로부터의 미세 물질의 입자 크기 분포(particle size distribution)를 보여준다. 측정들은 바람직하게는 침강 분석(sedimentation analysis)에 의해 수행된다.

2개의 분리들 S1 및 S2에 대한 공급원료는 입자 크기 분포의 면에서 동일하다.

제1 분리 S1은 종래의 분리기에 의해 수행된다. 제1 분리 S1에서, 입자들의 97%가 입자 크기 x < 28 ㎛를 갖는다. 50%를 약간 넘는 입자들이 10 ㎛보다 작으며 25%가 약간 안되는 입자들이 < 5 ㎛ 이다.

제2 분리 S2에서는, 본 발명에 따르는 분리기가 사용된다. 이것은 특히 도 4 내지 도 6에 대하여 하향으로 향하는 곡률들을 갖는 4개의 편향 요소들이 수직의 인접한 안내 날개들 사이에 매번 존재한다는 점에서 제1 분리 S1의 분리기와는 다르다.

제2 분리 S2는 본 발명으로 인해 입자 크기 분포의 개선이 달성된다는 것을 보여준다.

분리 S2에서, 입자들의 97%는 10.9 ㎛ 미만이다. 거의 75%가 입자 크기 x < 6 ㎛를 가지며 입자들의 거의 50%가 입자 크기 x < 4 ㎛를 갖는다.

10 분리기
20 분리기 하우징
20' 원추형 분리기 하우징
21 입구
22 제1 출구
23 제2 출구
24 하우징 커버
25 깔때기
26 환형 공간
30 분리기 휠
32 분리 영역
40 구동 장치
50 안내 날개 어셈블리
52 스월 브레이커
53 편향 요소
54 수직 안내 날개
55 반경 방향 내측 단부
56 반경 방향 외측 단부
57 제1 단부 섹션
58 제2 단부 섹션
59 수직 안내 날개의 단부면
60 플랩 요소
62 수직 선회축
64 슬롯
100 기체-고체 혼합물
101 제1 입자 유형 (미세 물질)
102 제2 입자 유형 (조대 물질)
F 중력
H 수평선
Q 입구 체적 흐름
R 반경 방향
S1 제1 분리
S2 제 분리
X 회전축
α 각도
β 각도
γ 각도

Claims (20)

1. 분리기 하우징(20), 분리기 하우징(20) 내부에 배치되며 회전축(X)를 갖는 분리기 휠(30), 및 분리기 하우징(20) 내에 배치되는 안내 날개 어셈블리(50)를 갖는 분리기(10)로서,
   상향으로 흐르는 기체-고체 혼합물(100)을 위한 환형 공간(26)이 회전축(X)에 수직인 반경 방향(R)으로 안내 날개 어셈블리(50)와 분리기 하우징(20) 사이에 제공되며, 분리 영역(32)이 안내 날개 어셈블리(50)와 분리기 휠(30) 사이에 제공되며,
   안내 날개 어셈블리(50)는 다수의 수직 안내 날개들(54)을 포함하는 분리기에 있어서,
   기체-고체 혼합물(100)을 분리 영역(32) 쪽으로 편향시키기 위한 복수의 편향 요소들(53)이 적어도 2개의 인접한 수직 안내 날개들(54) 사이에 배치되며, 편향 요소들(53) 각각은 적어도 하나의 하향으로 향하는 만곡부 및/또는 굴곡부를 갖고,
   각각의 편향 요소(53)는 제1 단부 섹션(57)을 구비한 반경 방향 내측 단부(55) 및 제2 단부 섹션(58)을 구비한 반경 방향 외측 단부(56)를 갖고,
   제1 단부 섹션(57) 및 제2 단부 섹션(58)은, 편향 요소(53)의 반경 방향 외측 단부(56)에 위치하는 제2 단부 섹션(58)이 상향으로 흐르는 기체-고체 혼합물(100)을 향하도록, 하향으로 향하며,
   각각의 수직 안내 날개(54)는 반경 방향 내측 단부 및 반경 방향 외측 단부를 갖고,
   편향 요소(53)의 반경 방향 내측 단부(55)와 편향 요소(53)의 반경 방향 외측 단부(56)는 수직 안내 날개(54)의 반경 방향 내측 단부와 수직 안내 날개(54)의 반경 방향 외측 단부 사이에 위치하며,
   분리 영역(32)으로 연장되는 적어도 하나의 수직 플랩 요소(60)가 안내 날개 어셈블리(50)의 내주 상에 배치되며,
   플랩 요소(60)는 수직축(62)을 중심으로 선회하며,
   플랩 요소(60)는 수직 안내 날개(54)의 내측 단부면(59)에 배치되며,
   플랩 요소(60)의 길이는 수직 안내 날개(54)의 길이와 같고,
   안내 날개 어셈블리(50)는 적어도 하나의 스월 브레이커(52)를 갖는 것을 특징으로 하는 분리기(10).
2. 제1항에 있어서,
   편향 요소들(53) 중 적어도 하나는 2개의 이웃하는 안내 날개들(54) 사이에서 전체 폭에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 분리기(10).
3. 제1항에 있어서,
   편향 요소들(53) 중 적어도 하나는 안내 날개 어셈블리(50)의 반경 방향 R으로 부분 섹션에서 가변 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 분리기(10).
4. 제1항에 있어서,
   제1 및 제2 단부 섹션들(57, 58) 중 적어도 하나는 곧은 것을 특징으로 하는 분리기(10).
5. 제1항에 있어서,
   복수의 편향 요소들(53)의 적어도 하나의 제2 단부 섹션(58)은 제2 단부 섹션(58)의 단부점에서 곡률에 접선 방향인 직선형 연장부를 갖는 호(arc)-형상이며, 상기 직선형 연장부는 수평선에 대해 각도(α)로 진행하며, 여기서 α≥20°인 것을 특징으로 하는 분리기(10).
6. 제1항에 있어서,
   복수의 편향 요소들(53)의 적어도 하나의 제1 단부 섹션(57)은 제1 단부 섹션(57)의 단부점에서 곡률에 접선 방향인 직선형 연장부를 갖는 호(arc)-형상이고, 동일한 편향 요소(53)의 적어도 하나의 제2 단부 섹션(58)은 제2 단부 섹션(58)의 단부점에서 곡률에 접선 방향인 직선형 연장부를 갖는 호(arc)-형상이며, 제1 단부 섹션(57)의 직선형 연장부와 제2 단부 섹션(58)의 직선형 연장부는 각도(β)로 함께 진행하며, 여기서 β≥90°인 것을 특징으로 하는 분리기(10).
7. 제1항에 있어서,
   복수의 편향 요소들(53)의 적어도 하나의 제1 단부 섹션(57)은 제1 단부 섹션(57)의 단부점에서 곡률에 접선 방향인 직선형 연장부를 갖는 호(arc)-형상이고, 상기 직선형 연장부는 수평선에 대해 각도(γ)로 진행하며, 여기서 γ≥10°인 것을 특징으로 하는 분리기(10).
8. 제1항에 있어서,
   모든 2개의 이웃하는 수직 안내 날개들(54) 사이에 적어도 3개 내지 5개의 편향 요소들(53)이 배치되는 것을 특징으로 하는 분리기(10).
9. 제8항에 있어서,
   플랩 요소(60)는 적어도 하나의 수평 슬롯(64)을 갖는 것을 특징으로 하는 분리기(10).
10. 제8항에 있어서,
    적어도 하나의 플랩 요소는 곡률 및/또는 굽힘을 갖는 것을 특징으로 하는 분리기(10).
11. 제1항에 있어서,
    분리기 하우징(20)은 원추형인 것을 특징으로 하는 분리기(10).
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 분리기(10)를 갖는, 밀(110).
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